Revista Investigación & Desarrollo

ANÁLISIS DE DIFERENTES FUENTES DE PRECIPITACIÓN PARA LA REDUCCIÓN DE ESCALA DEL MODELO MIROC5 EN LA CUENCA GUADALQUIVIR, BOLIVIA

Jhonatan Ureña, Oliver Saavedra — Fri, 10 Jan 2025 00:00:00 +0000

El uso de datos de precipitación distribuida en modelos hidrológicos es importante para reflejar la variabilidad espacial de los procesos hidrológicos. En este estudio se ha implementado la herramienta HydroBID en la cuenca del río Guadalquivir utilizando tres productos de precipitación: i) estaciones pluviométricas; ii) GSMaP.v6_Gauge; iii) producto combinado GS. Este último se generó combinando el producto con base satelital y la red local de pluviómetros, a nivel de subcuenca. También se implementó el modelo hidrológico con los productos de precipitación y se obtuvo el caudal diario en la red hídrica, mostrando una óptima correlación de 0,99 y eficiencia de 0,96 durante el periodo 2000 – 2016 a nivel subcuenca. Los resultados simulados con el producto combinado GS presentaron mejor similitud a los caudales observados. Posteriormente, se aplicó el método de reducción de escala K-NN al modelo climático global MIROC5 RCP8.5 con las variables de precipitación y temperatura, considerando dos horizontes futuros de análisis, cercano (2031-2060) y futuro lejano (2061-2090). Los resultados muestran que la temperatura presenta patrones y comportamientos similares a los observados, con valores promedios 17 y 18°C, y variaciones de 1.5 y 2.7°C para los escenarios futuro cercano y lejano, respectivamente. En cambio, la precipitación mostró diferentes comportamientos en los tres productos empleados. Los valores de las estaciones pluviométricas y el producto GS presentan una reducción drástica al promedio observado histórico de precipitación empleado, con diferencias de hasta 230 mm/año en promedio. El producto GSMaP presentó valores de precipitación más altos, aproximadamente 80 mm/año sobre el promedio, los resultados de modelación empleando estos datos de precipitación indican que los caudales simulados presentan valores más bajos con respecto a los observados. Los caudales observados presentan un promedio máximo de 40 m3/s en marzo y un mínimo promedio de 3 m3/s en octubre. Por otro lado, los caudales simulados bajo efecto de cambio climático presentan un caudal máximo promedio de 22 m3/s en marzo y caudal mínimo de 3 m3/s en octubre, indicando una reducción de caudal en la época de lluvias.

PROCESAMIENTO Y CORRECCIÓN DE LAS SERIES HIDROMÉTRICAS SUB-HORARIAS DE LA CUENCA DEL RÍO ROCHA

Mauricio F. Villazón, Leónidas Guzmán — Fri, 10 Jan 2025 00:00:00 +0000

La cuenca del río Rocha es una de las cuencas más importantes del departamento de Cochabamba pues en ella alberga aproximadamente 76% de la población del departamento, El río Rocha es un ecosistema urbano pues se encuentra situado dentro de la ciudad. Debido a su accidentado relieve topográfico se genera una gran cantidad de caudal en la época de lluvia. Por otra parte, en la época seca este río presenta un pequeño caudal proveniente de las descargas líquidas, residuales domésticas y/o industriales. El objetivo de este trabajo fue obtener series continuas de caudales en 3 secciones del río Rocha a un nivel sub horario para el periodo 15-dic-2017 a 27-abr-2023 esto realizando la recopilación, procesamiento y donde fue necesario las correcciones necesarias a los niveles medidos para posteriormente convertirlos en caudales mediante curvas H-Q. Una vez obtenidos los caudales estos junto a la precipitación fueron usados para el cálculo de los coeficientes de escurrimiento de las 3 subcuencas de estudio (el Abra, puente Cajón y puente Pico de Loro) obteniendo valores de 4.5%, 5..4% y 19% respectivamente , también se presenta el resultado de un análisis de extremos empírico para un periodo de retorno de 5 años con caudales medidos cada 15 min obteniendo caudales de hasta 16 m3/seg para la estación El Abra, 52 m3/seg para la estación Puente Cajón y 64 m3/seg para la estación Pico de Loro.

ANÁLISIS DE TENDENCIAS Y EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LA PRECIPITACIÓN CON RELACIÓN A LA OCURRENCIA DE SEQUÍAS EN COCHABAMBA-BOLIVIA

Edgar Montenegro, Mauricio Villazón, Daniel Avilés — Fri, 10 Jan 2025 00:00:00 +0000

Durante el año hidrológico comprendido entre agosto de 2022 y julio de 2023, se evidenció una notable escasez de agua en el departamento de Cochabamba y en varias regiones del país, lo que motivó la necesidad de evaluar el comportamiento de la precipitación y su tendencia. Para este propósito, se utilizaron series anuales de totales de precipitación con la mayor cantidad de datos posibles, provenientes de puntos de medición en el departamento de Cochabamba. El análisis realizado mostró que la precipitación está disminuyendo, principalmente en el sur del departamento, en las provincias de Mizque, Campero y el sur de Carrasco. Este fenómeno no fue detectado en la vertiente norte de la cordillera del Tunari, donde, por el contrario, se presentó un incremento en la cantidad de lluvia precipitada. A su vez, se detectó que la precipitación del año hidrológico 2022-2023 presenta un déficit de entre el 31% y el 56% de la precipitación anual de largo período. Con el propósito de incorporar en el estudio los efectos del El Niño y La Niña, el análisis de la variabilidad, la oscilación y la tendencia en los ciclos de estos fenómenos, y su teleconexión con la precipitación, revela que los eventos de El Niño podrían acentuarse en el futuro, lo cual incide negativamente en la disponibilidad de agua proveniente de la lluvia en nuestra región. Además, nos encontramos en la meseta de un ciclo de sequía que podría durar algunos años más. Por lo tanto, es indispensable continuar con el análisis de los datos meteorológicos para apoyar la toma de decisiones anticipadas, con el fin de reducir los impactos del déficit de precipitación que pueda suscitarse en el futuro.

DETERMINACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS CAUDALES DE EVENTO EXTREMO MEDIANTE TORMENTAS ESTOCÁSTICAS EN LA CUENCA DE MISICUNI-COCHABAMBA, BOLIVIA

Claude Le Noir, Andrés Cardoso — Fri, 10 Jan 2025 00:00:00 +0000

El cálculo de los caudales máximos por medio de la generación estocástica de tormentas elípticas dentro de la cuenca Misicuni se realizó con los softwares especializados IT-LluviaNH y IT-Inundación del Banco Interamericano de Desarrollo desarrollados por la plataforma CAPRA, obteniendo las curvas PADF características y 300 escenarios de tormentas estocásticas evaluados en los modelos hidrológicos e hidrodinámicos resultando en hidrogramas a nivel de presa y de subcuencas para diferentes periodos de retorno. Se determinaron también caudales máximos por medio de metodologías convencionales relacionando las curvas IDF y tormentas de diseño. La comparación gráfica y numérica de los hidrogramas a la salida de la cuenca permitió verificar la variación entre las metodologías aplicadas y el impacto en el aliviadero de la presa a través del tránsito de avenidas sobre el embalse. Los caudales máximos estocásticos resultaron inferiores a los determinados por las metodologías convencionales. Esto se debe a la no uniformidad de las intensidades de precipitación sobre el área de la cuenca. Sin embargo, contemplando la simultaneidad de escenarios de evento extremo independientes en cada subcuenca (aplicando porcentajes muy bajos a la probabilidad de excedencia) se tienen caudales máximos similares entre las metodologías. Asimismo, se calculó la proyección de los caudales con periodo de retorno de 2, 5, 10, 20, 50 y 100 años a periodos de retorno de 1000 y 10000 años para ambas metodologías. El impacto de los caudales estocásticos máximos laminados no representa un riesgo para el aliviadero de la presa al ser menores al caudal de diseño.

GESTIÓN DE SEDIMENTOS EN EL VALLE CENTRAL DE TARIJA

Moisés Perales, Mario Gamarra — Fri, 10 Jan 2025 00:00:00 +0000

Los embalses del Valle Central de Tarija y su sedimentación constante ponen en riesgo el suministro de agua y consiguientemente el desarrollo de la economía departamental. El objetivo del análisis realizado es plantear un nuevo paradigma conceptual de uso del agua embalsada a largo plazo, y la necesidad de analizar e implementar la gestión de los sedimentos en el Valle Central de Tarija. Se propone una metodología que permite caracterizar la dinámica sedimentaria de embalses con escasa información y que están ubicados en zona de montaña, considerando la inexistencia de información hidrométrica y sedimentológica. La metodología consiste en la aplicación de ecuaciones empíricas que permiten determinar la capacidad de retención del embalse, la densidad aparente de los sedimentos, la degradación de la cuenca, verificar la vida de diseño y estimar la vida útil del embalse para finalmente categorizar el problema generado por los sedimentos mediante un indicador de colmatación. Se emplearon drones para la generación de la topografía de las riberas y levantamiento batimétrico con el objetivo de actualizar la superficie topo batimétrica. La metodología disminuye los tiempos de trabajo de campo y simplifica la logística requerida, generando productos de buena precisión y mayor detalle, y de bajo costo operacional para el monitoreo de la sedimentación. A través de la evaluación de tales mediciones en combinación con otros datos correlacionados se ha podido formular una ecuación de producción de sedimentos regional, destacando la necesidad de replicar la experiencia en otras cuencas de Bolivia.

ANÁLISIS DE LA ACTIVIDAD MORFOLÓGICA DEL RÍO PILCOMAYO MEDIANTE MODELACIÓN NUMÉRICA

Marcelo Heredia Gómez, Solange Rocha Boggero — Fri, 10 Jan 2025 00:00:00 +0000

El Laboratorio de Hidráulica de la Universidad Mayor de San Simón en Bolivia (LHUMSS) ha iniciado el estudio de la actividad morfológica del río Pilcomayo mediante la ejecución de trabajos de modelación física y numérica. La modelación numérica se ejecuta mediante la aplicación del modelo computacional Delft3D. En este proceso, el modelo computacional ha sido calibrado para la reproducción de las variables hidrodinámicas. El río Pilcomayo es un río morfológicamente activo, con cambios constantes en la forma del lecho debido al flujo y a las elevadas tasas de transporte de sedimentos en suspensión. El presente trabajo de investigación detalla la continuación en los trabajos de modelación numérica sobre el río. Se presenta la calibración sedimentológica, donde se reproduce el transporte de sedimentos observado en la Estación Villamontes, calibración refrendada con el respectivo análisis estadístico para la cuantificación de los errores residuales entre los valores observados y calculados por el modelo obteniéndose resultados calificados como “muy buenos” y “buenos” según la literatura existente. A partir de la calibración se ha efectuado la modelación de escenarios morfológicos de “largo plazo” y “corto plazo”, donde los resultados muestran la actividad morfológica de la zona de estudio.

EFICIENCIA HIDRÁULICA DE CAPTACIÓN DE LAS TOMAS COANDA EN LOS RÍOS RONQUITO, RONCO Y ANTARA

Galo Muñoz, María Lafuente, Marcelo Terán — Fri, 10 Jan 2025 00:00:00 +0000

El propósito del presente estudio es conocer la eficiencia hidráulica de las obras de captación tipo Coanda en tres ríos de montaña del subandino de Bolivia, dichas obras forman parte de la Central Hidroeléctrica San José 1 y están ubicadas en el departamento de Cochabamba, provincia Chapare del Municipio de Villa Tunari. Para este estudio se comparó los caudales captados aforados frente a los caudales captados simulados por el programa Numerical Model of Coanda Screen Performance. Se llevaron campañas de aforo en los tres ríos durante el periodo marzo del 2018 a febrero del 2022. El número de las campañas y su frecuencia fue limitado por el advenimiento de la Pandemia COVID 19. Para la medición de los caudales se empleó el método de vadeo y utilizando correntómetros, los cuales se aforaron en diferentes puntos de cada obra de captación. Los resultados de la presente investigación permiten conocer valores del performance global para la pantalla Coanda en el río Ronquito del 80%, para Ronco del 74% y Antara del 80%. En atención a ello, las pantallas Coanda se constituyen en una buena alternativa de obras de captación de caudales en ríos de montaña, más aún si ellas reducen la necesidad a la inclusión de obras adicionales como desarenadores.

EVALUACIÓN DE LA VULNERABILIDAD EN POZOS DEL VALLE CENTRAL DE COCHABAMBA

Laura Rosales, Oliver Saavedra, Brayan López, Jhonatan Ureña — Fri, 10 Jan 2025 00:00:00 +0000

En el valle central de Cochabamba, el aumento de la población y la creciente demanda de agua para consumo humano, industrial y riego ha provocado un incremento en la cantidad de pozos perforados, elevando el riesgo de la contaminación de las aguas subterráneas. Por esta razón, se ha visto necesario identificar la vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos en una zona productiva del valle central de Cochabamba, para el cual se ha utilizado la herramienta DRASTIC. El método considera la combinación de siete factores hidrogeológicos utilizando herramientas SIG para los cuales se ha alimentado con información hidrogeológica local y actualizada. Para obtener el índice de vulnerabilidad se han analizado cuatro escenarios en base a los pesos asignados a cada factor. Los resultados indican que los factores con mayor afectación son la profundidad del nivel estático, la geología del acuífero, el impacto en la zona vadosa, la recarga y el tipo de suelo. La zona norte presenta vulnerabilidad Media Alta al ser zona de recarga con pozos profundos, la zona central indica vulnerabilidad Alta a Muy Alta por la presencia de pozos surgentes y actividades agrícolas, y la zona sur presenta de forma general vulnerabilidad Baja a Media Baja al ser una zona de descarga, urbanizada, acuíferos confinados y niveles de agua profundos. Por tanto, se recomienda dar un mayor énfasis a la zona norte y zona central, validar con estudios hidrogeoquímicos, elaborar planes de gestión, al igual que emplear el esquema propuesto en otras zonas de gran interés hidrogeológico.

MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA DE LOS MUNICIPIOS DE TIQUIPAYA Y COLCAPIRHUA DEL VALLE CENTRAL DE COCHABAMBA-BOLIVIA

Brayan López, Laura Rosales, Oliver Saavedra — Fri, 10 Jan 2025 00:00:00 +0000

En la región metropolitana de Cochabamba, el crecimiento urbano hacia áreas de recarga acuífera ha aumentado el estrés hídrico en las aguas subterráneas, que abastecen aproximadamente el 65% del consumo total de agua. Por ello, se llevó a cabo un estudio hidrogeológico en una zona de abanicos aluviales en el Valle Central de Cochabamba. Se estableció una red de monitoreo de niveles freáticos en pozos de suministro de agua potable y riego en los municipios de Tiquipaya y Colcapirhua, realizando 26 mediciones entre abril y septiembre de 2021. Se desarrolló un modelo hidrogeológico simplificado con Visual MODFLOW Flex, calibrado con alta correlación (0.94) y un RMS de 17 m. En la validación, la correlación fue de 0.63, con un RMS normalizado del 78%. Se identificó la dirección principal del flujo subterráneo del norte a sur. Durante el monitoreo, se observó un descenso significativo del nivel freático, especialmente en los pozos OG-5 y OG-7, mientras que en OG-28 y OG-10 se registró un aumento de 3 a 5 metros desde 2019, indicando recarga asociada a los abanicos aluviales, principalmente el río Chijlawiri. Se recomienda emplear el modelo en estudios posteriores, mejorar la gestión de acuíferos y realizar un monitoreo continuo con datos mensuales para una mejor planificación hídrica.

ANÁLISIS DE LA VARIABILIDAD Y TENDENCIA CLIMÁTICA DE LAS ESTACIONES HIDROMETEOROLÓGICAS DEL RÍO ALTO PARAGUAY

Mauricio F. Villazón, Lucia Franco — Fri, 10 Jan 2025 00:00:00 +0000

La cuenca del Alto Paraguay, tiene ecosistemas de gran importancia debido a su rica biodiversidad y su papel crucial en la regulación de los recursos hídricos en la región. Sin embargo, en los últimos años se ha observado un creciente interés en comprender los cambios que están afectando a esta zona. Aunque existen investigaciones previas sobre el cambio climático a nivel global, se ha reconocido la necesidad de realizar un análisis detallado de la variabilidad y tendencia climática específicamente en la cuenca del Alto Paraguay. La cuenca abarca una superficie aproximada de 600.000 km² entre Bolivia, Brasil y Paraguay. Este estudio analiza la variabilidad y tendencia climática de las estaciones hidrometeorológicas del Río Alto Paraguay, con el fin de proporcionar información fundamental para la toma de decisiones en la planificación, diseño y operación del Puerto Busch. De esa manera, garantizar su sostenibilidad y resiliencia frente a los desafíos climáticos presentes y futuros, utilizando el método de Perturbación de Cuantiles. Este método requiere dos series temporales: una de las series se toma como serie de referencia o línea base, mientras que la otra se selecciona como una subserie. Las subseries son subperiodos seleccionados de estas series temporales completas y representan los periodos de interés con una longitud 12 años en el presente estudio. Con la aplicación de este método se obtendrá las anomalías climáticas para cada estación analizada. Los resultados sugirieron que existe una fuerte variabilidad temporal, donde se exploró la posible teleconexión con los patrones del Índice de Oscilación del Sur IOS en eventos de lluvia. Se encontraron patrones donde las estaciones están iniciando un ciclo de periodo seco.